Protoner mot cancer
Protonstrålar kan bland annat användas till att behandla vissa typer av svåra cancertumörer, men priset och storleken gör att det finns få protonterapianläggningar i världen. Nu har forskare vid Chalmers tekniska högskola kunnat fördubbla energin hos protonstrålar. Genombrottet är viktigt för både protonterapi och för rymdindustrin.
– Det här fungerade bättre än vi vågat hoppas. Målet är att i framtiden kunna uppnå samma energinivåer som i dagens anläggningar för protonterapi. Metoden skulle då göra det möjligt att bygga kompakt utrustning som bara kräver en tiondel så mycket yta. Det betyder att ett vanligt sjukhus skulle kunna erbjuda sina patienter protonterapi, säger Julien Ferri, forskare på institutionen för fysik på Chalmers.
Bråkdels millimeter per meter
Moderna högeffektlasrar kan accelerera partiklar på betydligt kortare avstånd än vad traditionella acceleratorer klarar. Det krävs bara en bråkdels millimeter för varje meter som behövs idag. Men dagens laserbaserade acceleratorer klarar inte att producera protonstrålar med så hög energi som krävs för protonterapi. Forskare runtom i världen har provat olika metoder för att få upp energin genom att experimentera med hur laserpulserna används.
Metoden skulle då göra det möjligt att bygga kompakt utrustning som bara kräver en tiondel så mycket yta.
Nu presenterar forskare på Chalmers och Göteborgs universitet en ny metod som kan fördubbla energin hos protonstrålar som produceras av högeffektlasrar. Metoden är ett genombrott som på sikt kan leda till mer kompakta och prisvärda acceleratorer som kan komma till nytta inom flera områden, inte minst inom avancerad vård.
Krock med extra energi
Tekniken bygger på att en laserstråle delas och exakt samtidigt skickas mot en tunn folie från två olika vinklar. I krocken skapas ett mycket starkt elektromagnetiskt fält som ger extra energi till partiklarna, protonerna, när de skjuts iväg i form av en stråle. Trots att den laserstråle som delats har samma energi som i tidigare experiment, innebär krocken att energin hos protonerna fördubblas.
Det som är unikt med protonterapi är att det går att skjuta prick på cancerceller och slå ut dem, utan att skada de friska celler som finns i vävnaden eller organen intill. Därför är metoden avgörande för att kunna behandla djupt sittande tumörer i till exempel hjärna eller ryggrad. Ju högre energi en protonstråle har, desto längre ner under huden kan den bekämpa cancerceller.
Varje steg viktigt
Även om forskarna har gjort ett stort framsteg genom att lyckas fördubbla protonstrålens energi är det en bit kvar till slutmålet.
– Vi behöver komma upp i tio gånger så hög energi för att kunna nå ännu djupare in i kroppen. En av mina drivkrafter är att kunna bidra till att fler ska kunna få protonterapi. Det kanske ligger 30 år fram i tiden, men varje steg framåt är viktigt, säger Tünde Fülöp, professor på institutionen för fysik på Chalmers.
Skadar satelliter
De accelererade protonerna är inte bara intressanta när det gäller cancerbehandling. De kan också användas för att genomlysa och undersöka olika material och för att göra radioaktivt material mindre skadligt. Energirika protoner är också viktiga för rymdindustrin, eftersom de utgör en stor del av den kosmiska strålning som kan skada satelliter och annan utrustning i rymden. Med protoner i laboratorier kan man studera hur skadorna uppstår och utveckla nya material som tål påfrestningarna bättre.
Julien Ferri och Tünde Fülöp har tillsammans med forskarkollegan Evangelos Siminos på Göteborgs universitet tagit fram både simuleringar och teoretiska beräkningar som visar att metoden fungerar. Nästa steg är att göra experiment i samarbete med Lunds universitet.
Källa: Chalmers tekniska högskola
Läs mer om ämnet:
